有效基于模糊分割技术的中国水墨画着色演算法AnEfficient.PDF

有效基於模糊分割技術的中國水墨畫著色演算法 An Efficient Colorization Algorithm to Chinese Ink Paintings Using A Fuzzy Segmentation Technique 王宗銘 游世安 黃明隆 洪國綸 李佳豐 國立中興大學資訊科學研究所 cmwang@.tw 、capyu@ 、sk8board@ idkfa2@.tw 、paulleek@ 摘要 關鍵字 ：著色演算法(Colorization Algorithm) ，中 本文針對傳統中國特有的水墨畫提出一個有 國水墨畫 (Chinese Ink Paintings) ，影像遮罩(Image 效的著色技術，能夠將原本僅為水墨渲染的灰階圖 Mask) ， 模 糊 分 割 技 術(Fuzzy Segmentation 畫予以上色，轉變成為具有豐富的色彩變化，並且 Technique) 。 保留畫中大量留白 (Voids)的特性。現有的著色技術 (Colorization Technique)運用在一般影像上有不錯 一、簡介 的效果，但無法是運用於水墨畫上，主要是因為水 墨畫具有筆劃交錯的極小縫隙與筆墨渲染 (漸 近年來在電腦繪圖領域中，除了探討彩色影 層)，以及背景的留白之處。為了有效解決水墨畫 像間的色彩轉換議題 [3, 4, 16] ，灰階影像轉換成彩 的上色問題，我們利用影像遮罩 (Image Mask)的概 色影像亦是另一各熱門的研究議題 ，灰階影像轉換 念，有效地為水墨畫上色，並且仍然保存留白的特 成彩色影像的技術對於以往的黑白影像與電影能 性，以及物件之間的細微留白處亦可被保留住。我 夠給予不同感覺的生命力 ，甚至於提高這些影像與 們的作法主要分為三大部份： (1) 著色部份：利用 電影的價值性 ，因此對於此一技術更深入的探討是 Yatziv提出的必威体育精装版著色技術，配合過度渲染畫法技 有必要的。 巧，確保灰階影像所有細微之處都能上到顏色 Welsh 透過使用一張彩色的參考影像，來對 [18] ；(2)影像分割部分：先將灰階影像作亮度的調 灰階影像做上色的處理，為了更進一步提升演算法 整，再利用模糊分割技巧 (Fuzzy Segmentation 的效果， Welsh 允許使用者自行定義色彩的轉換區 Technique)將調整過後的影像進行分割處理，將其 塊，對於未被使用者選取到的部份，則使用材質合 前景與背景分離； (3) 過度渲染濾除：以模糊分割 成的概念，尋找具有相類似特徵的小區塊，以覆貼 的結果作為影像遮罩 ，將原始灰階影像與過度渲染 的方式完成其餘部分的上色 ，不過此方法將產生兩 後的彩色圖畫三者合併 ；經由以上三個步驟即可完 項缺點： (1)覆貼過程中，尋找相似區塊的速度較 成將水墨畫上色的工作。本文是首創將著色技術使 慢； (2) 物件與物件之間的邊緣部份，可能產生較 用於灰階水墨畫，演算法具有四項優點： (1) 為物 突兀的視覺效果(Artifacts)[17] 。為了解決上述問 件上色簡易； (2)演算法效果佳； (3) 處理過程快 題， Chen 利用貝氏影像分割技術 (Bayesian Image 速； (4) 保留國畫原有特性。 Matting)[5] ，先將影像中的物件一一分離，隨後再